一种氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法及应用，属于光催化技术领域。制备方法如下：将氮源与硅酸钠溶液混合后，加酸使其形成沉淀，沉淀经老化、洗涤、干燥、焙烧、研磨后得到氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂。该催化剂具有球形形貌，其粒径在100‑200 nm，氮原子的掺入量约占总原子数的5‑6%。本发明专利技术还包括该催化剂在光催化降解固相表面中的有机污染物方面的应用，特征包括反应介质可以是水相或气相，采用模拟自然光辐照作为光源。本发明专利技术采用沉淀法合成氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂，方法简单、重复性好、产率高，且采用模拟太阳光驱动反应，对多种类型的有机污染物具有很好的催化效果。

Preparation and application of a nitrogen-doped nano-silica photocatalyst

The invention discloses a preparation method and application of nitrogen-doped nano-silica photocatalyst, which belongs to the field of photocatalytic technology. The preparation method is as follows: Nitrogen source is mixed with sodium silicate solution, and acid is added to form precipitation. After aging, washing, drying, roasting and grinding, nitrogen-doped nano-silica photocatalyst is obtained. The catalyst has a spherical morphology, and its particle size is 100 200 nm. The amount of nitrogen atoms doped in the catalyst accounts for about 5 6% of the total number of atoms. The invention also includes the application of the catalyst in photocatalytic degradation of organic pollutants on solid surface. The characteristics include that the reaction medium can be water or gas phase, and the light source is simulated natural light irradiation. The invention adopts precipitation method to synthesize nitrogen-doped nano-silica photocatalyst, which has simple method, good repeatability and high yield, and adopts simulated sunlight-driven reaction, and has good catalytic effect on various types of organic pollutants.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法及应用
本专利技术光催化
，具体涉及一种氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
光催化是一种有效处理污染物的高级氧化技术，光催化剂是光催化反应得以高效顺利进行的关键。金属氧化物半导体光催化剂如TiO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、V2O5、WO3和Bi2O3等一般需要波长400nm以下的紫外光激发才能产生催化效果，若要利用主要集中在可见光区的太阳光波，就需要改变材料的电子结构来提高其可见光催化性能。一种重要且有效的方法是元素掺杂，将掺杂剂掺入原始的催化材料的晶格中，改变材料的元素组成和原子排布，从而改变材料的电子结构，提高光催化剂活性。元素掺杂可分为两种，一是金属或过渡金属元素的掺杂，例如，Choi等系统评估了21种过渡金属元素掺杂的TiO2溶胶氧化CHCl3和还原CCl4的能力，发现Fe3+、Mo5+、Ru3+、Os3+、Re5+、V4+和Rh3+掺杂显著提高了TiO2光催化氧化还原活性。Estrellan等制备出Fe-Nb/TiO2材料，其降解PFOA的效率增加了约6.4倍。二是非金属元素的掺杂，如N、S、C、B、P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：将一定量的Na2SiO3•9H2O溶于去离子水中，备用；向溶液中逐滴加入一定量的氮源水溶液，并在磁力搅拌器上搅拌，再用酸溶液调pH至7‑9左右，停止加酸；充分搅拌后，于30‑80℃下老化2‑4h，用去离子水洗涤3‑5次，在30‑80℃的条件下真空干燥10h以上，冷却，研磨；然后在200‑900℃条件下焙烧6‑10h，研磨得到氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：将一定量的Na2SiO3•9H2O溶于去离子水中，备用；向溶液中逐滴加入一定量的氮源水溶液，并在磁力搅拌器上搅拌，再用酸溶液调pH至7-9左右，停止加酸；充分搅拌后，于30-80℃下老化2-4h，用去离子水洗涤3-5次，在30-80℃的条件下真空干燥10h以上，冷却，研磨；然后在200-900℃条件下焙烧6-10h，研磨得到氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂。2.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法，其特征在于，所述氮源为硝酸铵或者氯化铵，浓度为0.5-2mol/L。3.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为盐酸或者硝酸，浓度为0.5-2mol/L。4.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧气氛为空气。5.根据权利要求1所述的氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法，其特征在于，加入的Na2SiO3•9H2O、氮源、酸溶液的摩尔比为1：0.5：1.5。6.权利要求1所述的氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂的制备方法制得的氮掺杂纳米二氧化硅光催化剂在降解固相表面中的有机污染物中的应用，其特征在于，步骤如下：将目标污...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲瑞娟，李晨光，王星皓，陈静，刘娇琴，谷成，高士祥，王遵尧，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32